Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества Соснин Сергей Владимирович

Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества
<
Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Соснин Сергей Владимирович. Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества : дис. ... канд. техн. наук : 05.16.05 Москва, 2006 215 с. РГБ ОД, 61:07-5/349

Содержание к диссертации

Введение

1 Состояние вопроса и постановка задачи исследования 7

1.1 Формирование показателей качества мелкосортного проката 8

1.1.1 Требования российских и международных стандартов к качеству мелкосортных профилей 8

1.1.2 Схема показателей качества сортового проката 11

1.1.3 Влияние технологических параметров прокатки на формирование показателей качества мелкосортных профилей 13

1.2 Тенденции в математическом моделировании процессов сортовой прокатки 29

1.3. Постановка задачи исследования 42

2 Экспериментальное исследование влияния технологических параметров на показатели качества мелкосортного проката из перлитных сталей 44

2.1 Методика проведения экспериментальных исследований 44

2.2 Исследование формирования точности геометрических размеров мелкосортного проката из перлитных марок сталей 50

2.3 Исследование влияния технологических параметров на глубину обезуглероженного слоя и слоя окалины мелкосортного проката из инструментальных сталей 58

2.4 Исследование влияния деформационно-скоростных и температурно-временных параметров на структуру и механические свойства 64

2.4.1 Влияние степени деформации на структуру и механические свойства 64

2.4.2 Влияние скорости деформации на структуру 67

2.4.3 Влияние температурных условий прокатки на структуру и механические свойства 70

2.4.4 Влияние ускоренного охлаждения на структуру и механические свойства 72

2.5 Исследование энергосиловых параметров прокатки при пониженных температурах 74

2.6 Пластометрические исследования сопротивления деформации углеродистых и легированных сталей 80

2.6.1 Экспериментальное исследование сопротивления металла деформации 80

2.6.2 Методика расчета сопротивления деформации 85

Выводы по главе 92

3 Разработка математической модели процесса горячей прокатки мелкосортных профилей из перлитных сталей с заданными показателями качества 94

3.1 Определение деформационных параметров 94

3.2. Временные и скоростные параметры процесса прокатки 97

3.3. Расчет температурного режима прокатки 98

3.3.1 Двумерная задача теплопроводности 99

3.3.2 Численная реализация решения температурной задачи с различными условиями теплоотдачи по периметру сечения металла 100

3.3.3 Температурное поле металла в очаге деформации при прокатке 104

3.3.4 Вычисление коэффициента теплоотдачи для различных условий охлаждения 106

3.4 Расчет энергосиловых параметров процесса прокатки сортовых профилей 107

3.5 Проектирование деформационного режима в чистовой линии стана с целью получения проката с заданной точностью геометрических размеров 112

3.6 Моделирование формирования механических характеристик сортового

проката 114

3.7 Моделирование процесса формирования структуры перлитных сталей в процессе горячей деформации и последующего охлаждения 119

3.8 Математическое моделирование диффузионных процессов в поверхностных слоях проката 127

3.9 Обобщенный критерий оптимизации 133 Выводы по главе 135

4 Система для проектирования технологических процессов производства мелкосортных профилей с заданными показателями качества 136

4.1 Функциональные особенности работы системы автоматизированного проектирования технологических процессов 136

4.2 Проверка адекватности комплексной математической модели 148

Выводы по главе 157

5 Совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества 158

5.1 Разработка технологических режимов производства проката для буровых штанг с заданными показателями качества 158

5.1.1 Анализ технологии производства проката для буровых штанг 159

5.1.2 Краткая характеристика оборудования и технологии производства проката для буровых штанг 161

5.1.3 Требования, предъявляемые к прокату для буровых штанг 165

5.1.4 Исследование качества исходной заготовки из стали 40ХГСМА 166

5.1.5 Исследование показателей качества проката для буровых штанг, полученного по технологии с ускоренным водяным охлаждением 169

5.1.6 Исследование показателей качества проката для буровых штанг полученного по технологии с ускоренным воздушным охлаждением 175

5.2 Разработка технологии прокатки при пониженной температуре круглого профиля 0 16 мм с заданными показателями качества 179

5.3 Апробация и внедрение результатов диссертационной работы 182

Выводы по главе 185

Общие выводы по работе 186

Список использованных источников

Введение к работе

Современные тенденции сортопрокатного производства направлены в первую очередь на повышение качества проката, повышение производительности оборудования и снижение энергозатрат.

Решить проблему повышения качества і мелкосортного проката можно при осуществлении комплекса технических и технологических решений, в том числе и за счет разработки технологических режимов позволяющих получать прокат с заданными показателями качества. Совершенствование технологии в металлургии всегда связано с большими затратами времени на обработку значительных объёмов информации, расчёты, выбор оптимальных решений. Это сложный, многокомпонентный процесс, в котором не всегда есть возможность проработать все существующие варианты и не всегда выбирается самый оптимальный из них. Поэтому вполне оправданным выглядит стремление привлечь к этому процессу ЭВМ.

Современный подход к проектированию технологических режимов основывается на разработке математических моделей. Использование, которых позволяет прослеживать формирование геометрических параметров, структуры, механических свойств, глубины обезуглероженного слоя и слоя окалины по всей технологической линии прокатного стана в широких диапазонах изменения параметров процесса. Это является весьма актуальным потому, что появляется возможность, во-первых, заменить натурный эксперимент, используемый в настоящее время для совершенствования технологии, на вычислительный, а во-вторых, основываясь на данных о величине конкретных показателей качества, адекватно подходить к задаче оптимизации технологического процесса. Однако разработка адекватной математической модели невозможна без проведения комплекса экспериментальных исследований, по изучению влияния деформационно-скоростных и температурно-временных параметров процесса прокатки и охлаждения на показатели качества мелкосортного проката.

С учетом вышеизложенного в работе поставлена цель - совершенствование технологий получения мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) На основе экспериментально-теоретических исследований формирования точности размеров профиля, микроструктуры, механических свойств, глубины обезуглероженного слоя и слоя окалины мелкосортного проката из перлитных сталей установлены основные технологические параметры и направление их варьирования для получения заданных показателей качества.

2) Разработан и научно обоснован метод проектирования деформационного режима прокатки в чистовой группе мелкосортного стана для получения проката с заданной точностью геометрических размеров.

3) Получено уравнение кривой предельного упрочнения для ряда углеродистых и легированных сталей, позволяющее определять сопротивление деформации в процессе горячей обработки давлением и механические свойства готового проката.

4) Получена зависимость поперечного течения металла для расчета калибровки валков от безразмерных параметров, характеризующих форму очага деформации, и коэффициента трения, учитывающего свойства прокатываемой стали и параметры технологического процесса.

5) Разработана и адаптирована к реальным условиям математическая модель для прогнозирования показателей качества мелкосортного проката из перлитных сталей в зависимости от деформационно-скоростных и температурно-временных параметров процесса прокатки и последеформационного охлаждения.

Влияние технологических параметров прокатки на формирование показателей качества мелкосортных профилей

Показатель качества сортового проката по геометрическим размерам Получение проката требуемой формы и точных размеров является одним из основных направлений развития современного прокатного производства. Прокатка сортовых профилей с отклонением от номинальных размеров даже в пределах плюсовых допусков приводит к заметному расходу металла. Так, разница в массе профиля, прокатанного на верхнем и нижнем пределах поля допусков, составляет для катанки 36 %, для круга 10 мм - 17 % /10/.

Установлено, что колебания размеров проката имеют периодический, а также равномерно нарастающий характер. Периодические колебания размеров связаны с изменяющейся по величине деформацией рабочей клети, которая находится под переменной нагрузкой. Основные причины постепенно нарастающего изменения размеров проката обусловлены износом (рабочей поверхности калибров и подпшпников).

Изменение давления, действующего на рабочие валки, происходит от колебания температуры прокатываемого металла, неоднородности его химического состава и структуры, непостоянства размеров задаваемой заготовки, натяжения полосы между клетями, количества одновременно прокатываемых полос и других факторов. Кроме того, размеры прокатываемого профиля зависят от точности размеров чистового калибра, правильности учета степени его заполнения, величины усадки при остывании металла и температуры прокатных валков.

Влияние жесткости рабочих клетей. Модуль жесткости прокатной клети -величина постоянная и зависит от конструктивных особенностей узлов и деталей, воспринимающих усилие прокатки. Чем меньше упругая деформация клети при заданной нагрузке, тем выше ее жесткость. Модули жесткости для различных станов приведены в таблице 4/11/.

Упругая деформация клетей изменяется в широких пределах. Чем несовершенней стан, тем больше упругая деформация и тем меньше точность размеров проката. Поэтому с точки зрения повышения точности прокатки предпочтение нужно отдать клетям, имеющим сравнительно небольшое отношение L/D, жесткие станины, совершенные установочные механизмы и современные подшипники. Необходимо учитывать, что плохая обработка соприкасающихся поверхностей отдельных деталей и наличие зазоров в соединениях также увеличивают деформацию клети.

Расчеты показывают, что при обычных колебаниях усилия изменение упругой деформации клети составляет примерно 0,2-0,3 мм для сортовых станов и 0,3 - 0,4 мм для многониточных проволочных станов /12/.

Значительную часть упругой деформации клети составляет прогиб валков, достигающий 40-60 % от общей деформации. Поэтому невозможно резко повысить жесткость двухвалковой клети за счет улучшения отдельных ее узлов без сокращения длины рабочих валков. Например, при удлинении бочки от 200 до 1000 мм отношение деформации валков к деформации станин возрастает в шесть раз.

Для увеличения жесткости громоздкие станины клетей заменяют предварительно напряженными узлами валков и подушек.

Влияние температуры прокатки и рабочих валков. Температура прокатываемых полос изменяется в широких пределах в зависимости от равномерности нагрева металла, ритма прокатки, длины раската и типа стана. Перед подачей металла в чистовую клеть температура различна не только по длине полос, но и между смежными полосами, следующими друг за другом. Изменение высоты круга различных диаметров от температуры и длины раската приведено на рисунке 2.

На проволочных линейных станах снижение температуры по длине раската составляет 100-150 С. Изменение температуры металла, вызванное неравномерностью нагрева заготовки в печи составляет 20-60 С, а снижение температуры по длине раската от 30 до 100 С. На сортовых непрерывных станах, где применяются высокие скорости прокатки, разница температур по длине полосы несколько уменьшается и лежит в пределах 20-50 С /13/.

С изменением температуры по длине раската изменяется высота профиля, снижается его точность. Измерения, выполненные при прокатке кругов диаметром 25, 30 и 32 мм, показали, что разница температур по длине раската перед чистовой клетью составляет 30-55 С, а перепад температуры от первой к последней клети стана 350 достигает 170 - 290 С.

Изменения температуры раската по длине и между последовательно прокатываемыми полосами вызывают отклонения вертикального диаметра на 0,3 0,45 мм. Улучшение технологии прокатки и равномерность нагрева металла позволяют значительно уменьшить колебания давления металла на валки до 10-20%.

На размеры калибра а, следовательно, и точность размеров проката оказывает влияние температура рабочих валков, нагрев которых после входа полосы происходит до температуры 60-150 С и затем или не изменяется или увеличивается на 10-15 С, при этом температура приконтактных слоев достигает 400-600 С /14/. Изменение высоты калибра в данном случае для чугунного валка диаметром 250 мм составило 0,092 мм, а для стального валка диаметром 350 мм 0,15 мм /14/.

Влияние износа валков и деталей клети. Отклонения размеров калибра от номинальных, вызываемые износом валков, приводят к изменению размеров прокатываемого профиля. Общий износ калибра складывается из равномерного износа по высоте, местного износа по высоте и по ширине калибра. В таблице 5 приведены данные абсолютного износа калибров чугунных валков чистовых клетей /15/.

Исследование влияния технологических параметров на глубину обезуглероженного слоя и слоя окалины мелкосортного проката из инструментальных сталей

Анализ влияния режима нагрева заготовок, температурно-скоростного режима горячей деформации и охлаждения проката проведен с помощью математической модели, разработанной на кафедре ПДСС, позволяющей оценить относительный вклад стадий процесса прокатки и охлаждения в формирование глубины обезуглероженного слоя (ГОС) и слоя окалины (ОК) мелкосортных профилей /67/.

Рассмотрим влияние типа нагревательной печи на формирование глубины обезуглероженного слоя. С помощью математической модели расчет вели для печи с монолитным подом и с шагающими балками. Результаты сравнительного анализа ГОС для заготовки 150x150 мм из стали У7 при нагреве под прокатку представлены в таблице 12.

Анализ результатов, приведенных в таблице, показал, что при замене печи с монолитным подом на печь с шагающими балками достигается снижение глубины обезуглероженного слоя на 13 %.

Расчеты по влиянию температуры и продолжительности нагрева на глубину обезуглероженного слоя и слоя окалины прутка диаметром 20 мм из стали У7 представлены на рисунках 13 и 14.

При увеличении температуры нагрева tH с 1100 до 1190 С глубина обезуглероженного слоя возрастает с 2,18 до 2,43 мм (на 10,3 %). Причем заметное увеличение глубины обезуглероженного слоя происходит, начиная с температуры 1150 С. При увеличении продолжительности нагрева тн со 120 до 180 минут глубина обезуглероженного слоя увеличивается с 2,21 до 2, 70 мм (на 18,1 %).

Толщина слоя окалины возрастает с 1,1 до 1,4 мм (на 21 %). 3,0 Рассмотрим влияние дробной деформации на глубину обезуглероженного слоя. Для этого проведен расчет температурных и деформационных условий, а также глубины обезуглероженного слоя по проходам применительно к условиям прокатки на полунепрерывном стане 320/250 для круглого профиля 0 10 мм из стали У7. Изменение температуры поверхности, представленное на рисунке 15 свидетельствует, что в обжимной клети 630 стана 320/250 происходит значительное снижение температуры поверхности с 1030 до 950 С, связанное с низкими скоростями прокатки (0,15 м/с) и большими паузами между проходами (-15-20 с). При этом происходит значительное снижение глубины обезуглероженного слоя с 1,24 мм до 0,81 мм, несмотря на то, что прокатка в обжимной клети характеризуется небольшими вытяжками (ц 1,25). При увеличении скорости прокатки до 0,5 м/с при переходе к 8 проходу (1 клеть черновой непрерывной группы) происходит некоторое повышение температуры (-10 С) за счет деформационного разогрева. Дальнейшее снижение глубины обезуглероженного слоя с 0,81 до 0,35 мм в черновой группе и с 0,35 до 0,16 мм в промежуточной и чистовой группах происходит за счет увеличения вытяжек по проходам. В последних двух проходах ов металла составляет 850-860 С, при которых сильно тормозятся диффузионные Процессы.

Данные расчетов позволили оценить вклад стадий технологического процесса прокатки на стане 320/250 на изменение глубины обезуглероженного слоя. В данном случае на глубину обезуглероженного слоя в первую очередь влияет деформация в черновой линии и обжимной клети. Изменение глубины обезуглероженного слоя по клетям стана приведено в таблице 13. Рассматривая изменения глубины обезуглероженного слоя для профиля диаметром 10 мм из стали У7, следует отметить высокое качество поверхности (глубина обезуглероженного слоя равна 0,16 мм).

Сравнительные исследования влияния параметров горячей деформации на глубину обезуглероженного слоя проведены при прокатке круглой стали 0 10, 15, 20 мм.

Глубина обезуглероженного слоя, полученная на стадии нагрева заготовки, регулируется на стадии горячей деформации и последующего ускоренного охлаждения. Установлено, что при прокатке на стане 320/250 профилей 0 20 мм из стали У 7 и ускоренном охлаждении со скоростью 50 С/с исходный обезуглероженный слой глубиной 1,37 мм, снижается до 260 мкм, т.е. в 5 раз; при этом для прутков 0 15 мм до 200 мкм, т.е. в 7 раз, и для прутков 0 10 мм до 150 мкм, т.е. в 10 раз.

Для проверки адекватности математической модели, позволяющей рассчитывать показатели качества поверхности инструментальных сталей в условиях стана 320/250, исследовали формирование глубины обезуглероженного слоя в процессе нагрева, горячей прокатки и охлаждения металла при производстве профилей 0 10, 15 и 20 мм из стали У7. Для этого отбирали пробы, после нагрева заготовки в печи, после окончания прокатки в чистовой линии и после ускоренного охлаждения. Глубину обезуглероженного слоя фиксировали закалкой в воду темплетов.

В результате обработки экспериментальных данных на различных стадиях технологического процесса производства и сопоставления их с расчетными данными, установлено, что модель адекватна реальному процессу и расчетные данные совпадают с результатами полученными в условиях стана 320/250 и представленными в таблице 14.

Численная реализация решения температурной задачи с различными условиями теплоотдачи по периметру сечения металла

Двухмерное температурное поле широко применяется для решения задач прокатки. В данной постановке рассматривается плоская нестационарная температурная задача для сечения длинного твёрдого тела (проката) произвольной формы с различными условиями теплоотдачи по периметру сечения. Температура металла Т(х,у,т) в точке с координатами х, у поперечного сечения тела в момент времени t вычисляется по известному начальному распределению температуры и условиям теплообмена с окружающей средой /86/: T(x,y,t)t=0=f(x,y)

Вычисления реализуют численное интегрирование двухмерного уравнения теплопроводности: — = а (д2Т д2т) + q (22) где Т - температура в соответствующей точке сечения; а - коэффициент температуропроводности, а = ; с-р д2Т —- - вторая производная по х - изменение теплового потока по оси х; - изменение теплового потока по оси у; q - объемная плотность внутренних источников тепловыделения, отнесенная к плотности и теплоемкости металла; X - коэффициент теплопроводности; с - удельная теплоемкость вещества; р - плотность вещества. Уравнение (22) решается с учетом начальных и граничных условий, отражающих исходное состояние металла и особенности теплообмена на различных стадиях процесса. Граничные условия третьего рода: ЭТ OR ВТ где — = gradT - производная по нормали к поверхности; дп aw - коэффициент теплоотдачи от поверхности в окружающую среду; Т0 - температура окружающей среды. 3.3.2 Численная реализация решения температурной задачи с различными условиями теплоотдачи по периметру сечения металла Из-за сложности полученных аналитических зависимостей для расчёта температуры металла, а также изменения теплофизических параметров в ходе технологического процесса, решение температурной задачи производится методом конечных разностей. Схема к расчету температуры приведена на рисунке 31. валок И±14 ВОЗДУХ N Рисунок 31 - Схема к расчету температуры металла

Для решения используем метод сеток, который рассматривает вычисляемую функцию в узлах с номерами j,і, представляющими целочисленные координаты: j по оси х и і по оси у в дискретный момент времени t /87/. Метод позволяет по заданному распределению температуры в узлах сетки в данный момент времени вычислить распределение температуры во внутренних узлах в следующий момент времени: tH=t+At, . где At - шаг по времени.

Для перехода от дифференциальных уравнений к конечным воспользуемся пятиточечной одношаговой явной разностной схемой и приближёнными соотношениями, заменяющими производные конечными разностями /87/: (23) dT _ lj,i,t+At lj,i,t at At д2Т Л Ut" "2Ut + Tj+Ut дх2 h2 д2Т Л -u" - 2 Т. + Tj,i+l,t ay2 h2 где h - шаг сетки. В нашем случае, т.е при прокатке в калибре: 101 h = Ax = Ay. Подстановка выражений (23) в уравнение (22) дает правило (явная разностная схема) для вычисления значений температуры в текущем внутреннем узле в следующий момент времени: Tj,i,t+At = Tj)i)t + Ал (Tj+Ut -Тд() + А2 (Tji+lt jit) + А3 (Tj_Ut ji;t) + + A4-(Vi,tj,i,t) В нашем случае при равномерной квадратной сетке с одинаковым шагом по обеим осям коэффициенты Ai... А4 для внутренних узлов одинаковы и равны: Здесь коэффициент температуропроводности а зависит от температуры и, следовательно, вычисляется на каждом шаге. Для приграничных точек значение коэффициента Ак определяется из граничного условия. Использование метода сеток для вычислений распределения температуры в областях с криволинейными границами требует решения о выборе способа представления контура и, соответственно, способа аппроксимации условия теплообмена на границе. Простейший способ связан с заменой криволинейной границы ступенчатой границей сетки. Принадлежащие области узлы сетки делятся на внутренние и граничные. Внутренняя точка может иметь до трёх соседних граничных, каждая граничная - хотя бы одну соседнюю внутреннюю. Для программирования используется информация о принадлежности данного узла заданной области (0 - принадлежит, 0 - не принадлежит), что позволяет распознавать граничную точку, как имеющую хотя бы одну соседнюю с признаком О Температура в приграничном узле определяется потоками тепла от соседних внутренних узлов и теплоотдачей к соседним внешним. Исходя из баланса тепловых потоков, уравнение для вычисления температуры в средней точке не зависит от конфигурации: 102 + С 4 (Tj;i_1)t - Tj i)t+At) = 0, Cj, ,t-Pj,i,t h гдеСк=Ак At Но правила для вычисления коэффициентов Ск зависят от принадлежности соседней точки к расчётной области. Для внутренней точки коэффициент Ск равен: Я,--, рвнутр _ w k h Для внешней точки он равен коэффициенту теплоотдачи наружу, зависящему от координат и самой температуры: рвнешн _ п Для реализации возможности решения температурной задачи при различных условиях теплоотдачи по периметру сечения суммарный коэффициент теплоотдачи считается известной функцией координаты точки на поверхности и расчётной температуры в этой же точке /88/: ttEw = w V noBJ,i,t) + Єпр " a0 ( noBj,i,t + 0 ) UnoBJ,i,t + о) где єпр - приведенная степень черноты, єпр=0,7-0,9 /89/; о0 - коэффициент излучения абсолютно чёрного тела, Go = 5,67032-10"8 Вт/м2К4. Это выражение позволяет в расчётах теплового потока по закону Ньютона для конвективного теплообмена учесть потери тепла излучением по закону Стефана-Больцмана. В процессе расчётов охлаждения металла методом конечных разностей неизбежны ошибки вследствие упрощающих задачу допущений численного метода и способа учёта поверхностных граничных условий.

Краткая характеристика оборудования и технологии производства проката для буровых штанг

Перспективным направлением развития САПР является использование элементов искусственного интеллекта и вычислительной техники пятого поколения /136/. Одно из практических приложений искусственного интеллекта в области САПР - экспертные системы (ЭС), которые находят все большее применение в различных областях прокатного производства /137,138/. Разработанная экспертная система "Априори" предназначена для анализа и проектирования технологии производства сортового проката. Специалисту-пользователю ЭС предоставляет следующие возможности: рассчитывать полный комплекс технологических параметров прокатки заданного профиля и проводить их оценку, моделировать влияние деформационно-скоростных и температурно-временных параметров прокатки на изменение показателей качества проката, определять влияние химического состава прокатываемой стали на параметры силовой загрузки оборудования, выявлять резервы совершенствования технологии по различным показателям (повышение производительности, снижение расхода тепловой энергии и увеличение степени загрузки оборудования).

База данных разработанной системы содержит информацию по калибровкам валков и режимам деформации при прокатке характерных профилей, по физическим величинам, методикам расчета технологических параметров и по коэффициентам для определения сопротивления деформации различных марок сталей /70/. Постепенное накопление информации в базе данных создает возможность проектирования технологии прокатки новых профилей по аналогам. Результаты расчетов формируются в виде таблиц и графиков изменения параметров по проходам.

Расчетная информация подвергается экспертной оценке с проверкой ограничений по степени заполнения калибров, условиям захвата металла валками, условиям устойчивости раскатов в калибрах, прочности оборудования рабочих клетей и степени загрузки электродвигателей привода стана.

Программное обеспечение ЭС разработано для работы в операционной системе Windows 2000, ХР и реализована в интегрированной среде Borland Delphi 7, что позволяет организовать общение с компьютером в диалоговом режиме, в соответствии с принятыми в настоящее время правилами создания интерфейса в прикладных системах на персональных компьютерах, с использованием автоматически появляющихся окон, содержащих поля ввода с пояснениями, меню (выпадающих списков) и графиков. Существенным преимуществом системы является то, что она самообучающаяся. Обучение системы реализовано с использованием баз данных, на драйвере Borland Database Engine (BDE). Структурная схема экспертной системы "Априори" приведена на рисунке 32. "Знания" различных экспертным систем совместимы между собой, что позволяет обмениваться опытом работы.

Разработанную систему "Априори" образуют восемь расчетных блоков, первые четыре предназначены для проектирования деформационных, скоростных, температурных и энергосиловых параметров процесса прокатки, остальные четыре для прогнозирования точности геометрических параметров, структуры, комплекса механических свойств и качества поверхности и дальнейшего воздействия на входные параметры и параметры процесса для получения проката с заданными показателями качества.

После запуска программы на мониторе появляется окно "Общая информация", которое предназначено для ввода исходной информации о прокатном стане и проектируемом технологическом процессе. Экранная форма окна представлена на рисунке 33.

В окне "Общая информация" необходимо указать такие параметры, как марка стали, тип стана по профильному сортаменту (мелкосортный, среднесортный, крупносортный), время нагрева заготовки, форму и размер исходной заготовки (квадратная, прямоугольная, круглая), форму и размер конечного профиля (круглый, квадратный, шестигранный, полосовой), температуру выдачи заготовки из печи, количество проходов, длину исходной заготовки, скорость рольганга, конечную скорость прокатки, наличие и температуру конца ускоренного охлаждения. Кроме того, в окне "Общая информация" вводятся значения требуемых показателей качества, таких как диаметр зерна аустенита, межпластиночное расстояние в феррито-цементитной смеси, временное сопротивление разрыву и т.д.

После заполнения всех полей в окне "Общая информация", при нажатии кнопки "Принять", появляется окно "Подробная информация", которое представлено на рисунке 34, где происходит заполнение блоков "Информация по клетям" и "Подробная информация о последней клети".

Похожие диссертации на Исследование и совершенствование технологии производства мелкосортного проката из перлитных сталей с заданными показателями качества